铁锈主要由三氧化二铁水合物和氢氧化铁，氢氧化亚铁组成，其他金属亦会被氧化，但是通常不称为“锈”。足够的时间后，在氧气和水充足的情况下，铁会完全氧化成锈。

铁在水，氧气的作用下生成氢氧化亚铁，但实际上暴露在空气中氧化亚铁边生成边被氧化，所以生成的氢氧化铁。氢氧化铁在空气中进一步部分脱水形成疏松的三氧化二铁水合物，这就是铁锈的主要成分。

铁锈溶于盐酸，为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料，工业上称氧化铁红，用于油漆、油墨、橡胶等工业中，可做催化剂，玻璃、宝石、金属的抛光剂，可用作炼铁原料。